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第8767期 西南林业大学的项目通过科技成果评价

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卫星林火监测图像超分辨率重构关键技术突破及预报预警应用创新.jpg

  2023年4月11日,第三方专业科技成果评价机构——中科合创(北京)科技成果评价中心依据科技部《科学技术评价办法》的有关规定,按照科技成果评价的标准及程序,本着科学、独立、客观、公正的原则,组织专家对西南林业大学完成的“卫星林火监测图像超分辨率重构关键技术突破及预报预警应用创新”项目进行了科技成果评价。
  此次成果评价专家委员会由中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所研究员舒立福,中国林学会秘书长、研究员陈幸良,北京林业大学副院长、教授刘晓东,中国林业科学研究院资源信息所研究员覃先林,南京森林警察学院教授张思玉,东北林业大学副院长、教授杨光,应急管理部南方航空护林总站处长、高级工程师徐盛基等专家组成。
  经过专家评审,认为该项目成果依托国家自然科学基金、云南省创新人才计划等项目实施。针对1km级 NOAA 、FY、MODIS卫星林火监测图像具有时效性高、覆盖面广、成本低的优势,但生产实践中存在空间分辨率低,森林植被与农业植被、林火和其它热源高度混淆,人工目视火点判读效率低、主观性强;初发火、小火难识别;微观火环境和可燃物分布信息缺失,图像不清晰,负地形视觉影响野外火灾防控人员的可视化理解、定位和决策应用等问题。首次研究和提出了“计算机模拟传感过程和作用”的卫星林火监测图像计算机超分重构技术方法,并挖掘其在林火预报预警中的应用潜力,即通过雷达测绘DEM的超分地形模型,构建和模拟多地形环境变量对地物成像的作用过程和、光谱时空增量的图像表达,利用高精度的DEM蕴含的地物和地形表达的增益信息,增加增强了监测图像的信息表达,将1km分辨率尺度的监测图像重构为10m、30m、90m或任意尺度的正射正立体卫星图像,实时表达了地形、火环境和可燃物分布信息,突出了以绝对热辐射指标无法识别的小火,并提出了基于亚像元光谱数据提取火场形状、温度和湿度场等变量,以支撑后续的林火预报预警。重构的超分辨率监测图像载荷了精准雷达DEM的地形地貌,以及森林植被和土利用等信息,利用可视化理解技术为早期排兵布阵、应急处置和扑救指挥提供地理底图。成果创新性如下:提出了模拟传感过程和作用的卫星林火监测图像超分重构方法;研发了基于时空亮温增量指标的小火和初发火增强及识别算法;研发了基于地性线的卫星林火监测图像的自动配准技术;提出了以亚像元尺度卫星监测数据反演时空连续火险变量,支撑精准林火预报预警。发表论文25篇,专著1部,国家级译著1部;授权专利21件,其中发明专利15件,国际发明专利2件,新型实用专利6件;计算机软件著作权7项。研究成果应用于应急管理部南方航空护林总站、昆明市林火防控和林草信息中心、昆明市宜良县林业和草原局及昆明市官渡区方旺林场多家单位。成果极大提高了火情监测预警精度,提升了卫星林火监测应用成效,极大节约了防火开支,取得了重要防灾与减灾效益。该技术推广使用后,可部分替代建设、使用和运维投入巨大的视频、瞭望观测等地面监测,及高密度的人员巡护观察,近地无人机观测等。每年可为云南省17个地州市,约20亿的防火经费节约大概30%防火经费,约6亿元投入。该成果总体达到国内领先水平,其中在融合小火热增量表征及拟传感过程超分重构卫星林火监测方面达到国际领先水平。经专家组全面审核,与会专家一致同意,“卫星林火监测图像超分辨率重构关键技术突破及预报预警应用创新”项目通过科技成果评价。

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